TÍTULO: ESTUDO E AVALIAÇÃO DA SUSCETIBILIDADE À CORROSÃO DE AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS EM AMBIENTE INDUSTRIAL

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1 TÍTULO: ESTUDO E AVALIAÇÃO DA SUSCETIBILIDADE À CORROSÃO DE AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS EM AMBIENTE INDUSTRIAL CATEGORIA: EM ANDAMENTO ÁREA: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA SUBÁREA: QUÍMICA INSTITUIÇÃO: UNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA AUTOR(ES): HENGELS DESIDÉRIO GOMES, GUSTAVO FRANCISCO DE SOUZA, LUIZ CARLOS FIGUEROA JUNIOR, MOISES SOUZA SIDRÃO ORIENTADOR(ES): WILLY ANK DE MORAIS

2 1. RESUMO O presente trabalho objetiva estudar a ocorrência, controle e possíveis formas de mitigação da sensitização de aços inoxidáveis austeníticos e da ocorrência de corrosão, aplicado à indústria, utilizado em meio ácido. O foco do trabalho está na sensitização de aços inoxidáveis padrão (AISI 304 e 304L) devido a operações de soldagem. 2. INTRODUÇÃO O desenvolvimento humano está intimamente associado ao uso e ao desenvolvimento dos metais. Hoje continuamos evoluindo, e o uso dos metais continua nos acompanhando, porém com um grau de complexidade muito maior. Dos metais mais empregados pela humanidade destacam-se as ligas de ferro (aços e ferros fundidos) e as ligas de alumínio, já que são os metais mais abundantes da crosta terrestre e cujo processamento permite atender as mais variadas aplicações. Porém, um dos fenômenos que estão presentes no uso dos metais é a corrosão metálica, fenômeno de interação química ou eletroquímica entre o material metálico e um determinado meio, onde há necessariamente liberação de energia. A abundância de oxigênio na atmosfera terrestre, elemento de grande eletronegatividade e que reage facilmente com a maioria dos metais, faz com que as ligas metálicas tendam a se oxidar naturalmente. Neste caso torna-se necessário criar mecanismos e processos para impedir esta forma de degradação química. Por isso, corrosão e oxidação são termos normalmente empregados como sinônimos. O meio que viabiliza a corrosão é o eletrólito e a intensidade com a qual este meio interage com o metal está diretamente ligado à riqueza de oxigênio deste meio e/ou de um menor potencial hidrogeniônico (ph). O ar atmosférico é um eletrólito natural, o que torna a corrosão bastante acentuada em aços comuns, que são as ligas metálicas mais empregadas pela disponibilidade na natureza e por possuem propriedades mecânicas favoráveis a muitas aplicações humanas. Para compensar a limitação do uso dos aços carbono comuns foram desenvolvidos os aços inoxidáveis, que são uma categoria de aços aos quais é feita uma adição mínima de 11% de cromo o que lhes confere uma excelente resistência à corrosão. O cromo oxida-se na superfície deste material criando uma camada

3 aderente e inerte (passiva) que protege o aço de meios agressivos em geral e da oxidação em particular. Porém eventualmente os aços inoxidáveis podem ser sensitizados, ou seja, terem o seu conteúdo em cromo quimicamente disponível para a formação da camada protetiva reduzido. Este fenômeno de sensitização geralmente ocorre pela reação do cromo com o carbono presente no aço e pode ocorrer em um tratamento térmico mal executado ou durante um procedimento de soldagem. O grau de sensitização depende diretamente do teor de carbono presente no aço, por isso existem aços inoxidáveis com conteúdo em carbono limitados (série L ) de forma a minimizar os efeitos da sensitização. 3. OBJETIVOS Quantificar o grau de sensitização das amostras de aço inoxidável AISI 304 e AISI 304L, submetidas a processo de soldagem utilizando o mesmo procedimento elaborado para soldagem de AISI 304L, assim simulando a eventual troca de material em serviços de campo (industriais). 4. METODOLOGIA Serão construídos cordões de solda em chapas de aço inoxidável (304/304L) utilizando procedimento elaborado pela empresa INSPEBRAS, específico para AISI 304L. Em seguida serão removidas amostras abrangendo metal base, ZTA e zona fundida para ensaios, conforme previsto na Norma ASTM A262, conforme práticas C e A desta norma. Na prática C as amostras serão imersas em um banho de ácido nítrico 65% em ebulição por cinco períodos de 48 horas, substituindo a solução a cada período. Em seguida as amostras serão avaliadas quanto a sua estrutura em comparação com sete padrões normalizados de microestruturas para determinação do grau de sensitização e da precipitação de carbonetos. Após a determinação do grau de sensitização as amostras serão submetidas a um tratamento térmico de solubilização. Estre tratamento será executado em um forno à vácuo, elevando o material a uma temperatura de 1100 C a um tempo entre 30 e 80 minutos.

4 Esse tratamento de solubilização envolve o aquecimento do material a uma temperatura adequada, durante um determinado tempo, para que ocorra o coalescimento e a dissolução parcial ou total de partículas de precipitados contendo elementos estabilizadores. 5. DESENVOLVIMENTO O trabalho foi iniciado elaborando toda a parte de revisão bibliográfica, levantando todo o embasamento teórico e referências normativas para realização dos ensaios. Solicitamos o fornecimento das amostras de aço inoxidável (AISI 304 e 304L) para a Vale Fertilizantes. A Coordenação e Orientação da UNISANTA elaboraram a solicitação formal, atendida pela empresa. As amostras foram encaminhadas para a INSPEBRAS, onde foram discutidos os parâmetros de soldagem para a elaboração do procedimento. No referido local será realizado o procedimento de soldagem, com equipe especializada, procedimento adequado e equipamento específico para a atividade. Com as amostras soldadas, serão removidos Corpos de Prova (CPs) para a realização dos ensaios, com local de execução ainda não definido. Os resultados serão analisados no laboratório da UNISANTA e discutidos diretamente com nosso Orientador. 6. RESULTADOS PRELIMINARES As amostras que serão utilizadas nos experimentos foram recentemente fornecidas pela Vale Fertilizantes, portanto não houve tempo hábil para sintetização de resultados. Este trabalho evidencia a importância do controle da seleção de materiais adequados para diferentes aplicações, visto que mesmo uma pequena diferença apenas no teor de carbono de dois materiais similares torna a liga muito mais susceptível à falha por corrosão intergranular desencadeada pela sensitização do material. Além disso, a falta de controle dos parâmetros de soldagem (como a temperatura interpasse, por exemplo) pode levar o material à falha, mesmo sendo soldado com procedimento adequado.

5 A sensitização é uma condição de difícil detecção, sendo apenas evidenciada através de Ensaios Destrutivos. Não há meios de controle viáveis (Ensaios Não Destrutivos) para aplicação em campo, porém, em casos de intervenção no recebimento do material a sensitização pode ser revertida através do tratamento térmico de solubilização em determinados casos. Em ligas com alto teor de carbono o tempo de resfriamento, para evitar a faixa de sensitização, é muito curto e não é possível evitar a sensitização. Nesses casos o material pode ser aplicado em meios onde não haverá o desenvolvimento da corrosão intergranular, já que a sensitização não altera as propriedades mecânicas. 7. FONTES CONSULTADAS TALBOT, David; TALBOT, James. Corrosion science and technology. Florida: CRC Press LLC, R. ROBERGE, Pierre. Handbook of corrosion Engineering. Hightstown: McGraw-Hill, H., Ackerman et al. ASM handbook. 9: ASM international, 1987.